CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Transcripción

1 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Las conclusiones más importantes de los resultados obtenidos en este trabajo de investigación se indican en los puntos siguientes: I) Síntesis y Caracterización de los Compósitos de Hidroxiapatita-Wollastonita Se sintetizaron compósitos de hidroxiapatita-wollastonita utilizando una técnica sol-gel, a partir de acetato de calcio y trietil fosfato como agentes precursores de hidroxiapatita y wollastonita natural de alta pureza como fase de refuerzo. Los geles secos producidos al final de la etapa sol-gel, consisten una mezcla de un fosfato de calcio amorfo y acetato de calcio remanente. Dicha mezcla resultó potencialmente activa para la formación de hidroxiapatita, mediante un proceso de tratamiento térmico posterior. La formación de hidroxiapatita en los compósitos ocurre a una temperatura relativamente baja en el intervalo de o C, acompañada de la formación de carbonato de calcio, en forma de calcita. Para eliminar el carbonato de calcio de los compósitos se requirió de un tratamiento térmico adicional a 1000 o C, para descomponer el carbonato de calcio en óxido de calcio. Para eliminar el óxido de calcio de los compósitos y obtener únicamente las fases de hidroxiapatita y wollastonita en los productos finales, se requirió de lavados con acido clorhídrico 0.01M, convirtiendo al óxido de calcio en cloruro de calcio. 153

2 Aprovechando la alta solubilidad del cloruro de calcio en agua, comparada con la baja solubilidad del resto de las fases en este medio, se practicaron una serie de lavados con agua deionizada, para finalmente separar mediante filtración los residuos sólidos y líquidos. La fase de wollastonita permanece sin reaccionar a lo largo de todo el proceso de síntesis y purificación. La caracterización de los materiales purificados, mediante las técnicas XRD, FT-IR y Raman, demostró que los productos finales forman compósitos de hidroxiapatita carbonatada tipo B-wollastonita. Los análisis de la morfología externa e interna desarrollados en SEM y TEM, demostraron que las partículas de hidroxiapatita aparecen aglomeradas uniformemente sobre las fibras de wollastonita, mostrando tamaños submicrométricos del orden de nm. II) Sínterización y Caracterización de los Compósitos de Hidroxiapatita-Wollastonita Los compósitos de hidroxiapatita-wollastonita, comprimidos en forma de tabletas, se sinterizaron a 1200 o C durante 5 h. Los análisis de XRD y XPS demostraron que estos materiales no experimentan transformaciones significativas durante este tratamiento, no encontrándose la presencia de nuevas fases, producto de la descomposición de los materiales base. La hidroxiapatita carbonatada y la wollastonita permanecen como fases individuales en los compósitos sinterizados, no existiendo evidencia de reacción entre ambas. 154

3 El grado de carbonatación de la hidroxiapatita en los compósitos sinterizados, resultó menor comparado con el grado de carbonatación de los polvos sintetizados, dando como resultado la presencia de trazas de óxido de calcio. Los compósitos sinterizados presentan cierto grado de porosidad, indicando que a las condiciones de sinterización de este estudio, los materiales producidos no son totalmente densos. Este grado de porosidad, aunque mínimo, es importante para asegurar la eficiente integración de estos materiales con el tejido óseo, dando lugar a propiedades bioactivas más eficientes. III) Evaluación de las Propiedades Mecánicas de los Compósitos de Hidroxiapatita- Wollastonita. El análisis de las superficies de fractura de los compósitos, demostró la presencia de fenómenos asociados con esfuerzos interfaciales, tales como pequeñas decohesiones fibra-matriz (fiber debonding). Asimismo, la ausencia de impresiones debidas a extracciones de fibras de wollastonita de la matriz de hidroxiapatita (fiber pulled-out), fue un indicativo de las eficientes propiedades tensiles en los materiales. El análisis de las propiedades mecánicas, mediante técnicas de nanoindentación en los compósitos, reveló una fuerte tendencia al aumento en la dureza y el módulo elástico reducido, relacionada con el incremento de la cantidad de wollastonita en los materiales, demostrando que la adición de wollastonita en los compósitos, mejora sus propiedades mecánicas. 155

4 IV) Evaluación de las Propiedades Bioactivas de los Compósitos de Hidroxiapatita- Wollastonita. El análisis de bioactividad de los compósitos, mediante su interacción con un fluido fisiológico simulado, durante varios períodos de tiempo, reveló la formación de una capa de apatita neo formada sobre sus superficies, similar a las apatitas biológicas que componen al tejido óseo. Mediante las técnicas SEM-EDS, XPS, XRD e ICP, se demostró que la formación de esta capa de apatita, se lleva a cabo mediante un mecanismo de disoluciónprecipitación. La velocidad de disolución y la consecuente precipitación, en el proceso de formación de apatita sobre la superficie de los materiales, resultó más rápida en la superficie de wollastonita en relación con la superficie de hidroxiapatita. Este efecto se manifestó en los compósitos, resultando en mecanismos de disoluciónprecipitación más rápidos, conforme el contenido de wollastonita aumenta en los materiales, dando lugar a capas de apatita más gruesas, densas y homogéneas. Los compósitos de hidroxiapatita-wollastonita se sintetizaron mediante una ruta sol-gel adecuada, utilizando reactivos relativamente baratos y accesibles, con un procedimiento sencillo, complementado con tratamientos térmicos y lavados ácidos suaves para lograr su purificación. Las condiciones del proceso de sinterización, permitieron mantener las fases de hidroxiapatita y wollastonita prácticamente sin transformaciones significativas, lográndose obtener en todos los casos estructuras densas, mismas que mantuvieron cierto grado de microporosidad, dando lugar a una interrelación directa entre las propiedades mecánicas y bioactivas de los compósitos. La evaluación de propiedades mecánicas (H y E r ), demostró que estos materiales poseen eficiencias mecánicas que van desde los valores conocidos para el hueso esponjoso y cortical, hasta los de la dentina y el esmalte dentario, lo cual pone de manifiesto una amplia posibilidad de utilización de estos 156

5 materiales, para la reparación de lesiones en los tejidos duros del organismo. Asimismo, el análisis de bioactividad demostró que la wollastonita, además de influir directamente en las propiedades mecánicas de los compósitos, presenta también una fuerte influencia en la habilidad de estos materiales para producir una capa de apatita neoformada sobre sus superficies, la cual dará lugar a la unión directa entre estos materiales de implante y el tejido óseo, una vez que estos sean implantados en el organismo. Por otro lado, tomando en cuenta la interrelación de las propiedades mecánicas y bioactivas, para las diferentes composiciones de hidroxiapatita y wollastonita en los compósitos, se puede sugerir la posibilidad de que estos materiales, no solo puedan usarse como materiales estructurales, sino también como inductores de osteoconducción, así como en tratamientos auxiliares de pulpotomía. Entre las recomendaciones más importantes, para complementar esta investigación destacan las siguientes: Complementar la evaluación de la eficiencia mecánica de los compósitos, mediante el análisis de propiedades mecánicas adicionales, tales como tenacidad a la fractura, resistencia a la tensión y compresión, entre otras. Desarrollar un análisis de porosidad en los materiales, para determinar su relación con las propiedades mecánicas y bioactivas analizadas en este estudio. Desarrollar el estudio de biocompatibilidad para estos materiales, evaluando los puntos descritos en el capítulo 2, secciones y de este trabajo. 157